淺談土木工程結構減震控制技術

胡世休

摘 要：隨著我國土木工程建設施工規模的逐漸擴大，加強對土木工程結構的有力控制管理便顯得極為重要。首先要從實際土木工程的建筑設計需要出發，合理的分析建筑結構減震的控制標準以及設計方案，結合實際中土木工程結構的設計原理，對土木工程的施工方式進行合理的分析，確定建筑結構減震控制方法，提升土木工程結構的穩定性能。

關鍵詞：土木工程;結構減震;控制技術

放眼世界，我國綜合國力正以驚人的速度不斷提升，國內的各類技術水平也隨之不斷提高。地震災害屬于自然界中的不可抗力，為防范和控制這一災害因素對建筑結構帶來的不良影響，土木工程在進行時便采用了結構減震控制技術，這項技術迎合了地震災害所具有的隨機性與突發性的特征。土木工程結構控制概念的提出和研究的應用，距今已有三十多年的歷史，隨著時代的發展和科學的進步，這項技術日趨成熟，如今已經具備一套完整的體系理論結構來供施工建設作為參考。土木工程中的減震技術目前有主動控制、被動控制、混合控制等，充分利用土木工程結構中的減震控制技術，依據不同情況結合各類抗震技術的不同特點，盡可能的提升土木工程減震控制水平。

1 土木工程結構中的減震控制技術體系簡析

地震是人類必須面對的自然災害之一。地震由于其隨機性和突發性，難以準確預測，往往導致災難性的后果。傳統的結構抗震設計方法依賴于提高結構本身的強度和變形能力來抵抗地震。此時，大量的地震能量被允許從地面轉移到結構。抗震設計的主要考慮是如何使結構具有抵抗這種地震作用的能力。正確選擇塑料鉸鏈的位置和仔細設計構件的細節，雖然可以保證結構的完整性和防止倒塌，但結構構件的損壞是不可避免的。

2 土木工程結構減震控制技術的基本原理

結構減震的控制技術在原理上的定義為：建筑結構的某一特定部位配置控制裝置、部件或者種子結構，當結構受到能夠威脅到其本身穩定性因素的時候，便會在一定程度上自內而外產生一定的抗性，從而能夠降低其自身的震顫反應。

3 結構減震控制技術在土木工程中的應用

3.1土木工程結構減震被動控制技術

與其他控制技術相比，被動控制可以被認為是一種非常簡單的減震措施，通常是修改結構本身的一組元素，以顯示難以證明的動態特征。這種控制技術并不完全適用于高層建筑，因為高層建筑為了躲避雷暴天氣的影響，需要選擇一定的絕緣體材料，而絕緣通常只能對高頻地震波起作用。所以要從實際土木工程的建筑設計材料出發，合理的分析建筑結構減震的控制標準以及材料配備，結合實際中土木工程結構的設計原理，對土木工程的施工方式進行合理的分析，選擇建筑結構減震材料的種類，提升土木工程結構的穩定性能。在減震材料選擇完畢以后，還需要進行修改，修改過程也是影響減震被動控制的一個重要因素，因為當防震材料因其結構和組成而發生變化時，其性能和強度也會隨之變化。所以建筑結構材料的選擇要適應建筑的結構組成，需要因地制宜。

3.2土木工程結構減震主動控制技術

與被動控制技術相對應的便是主動控制技術，外部能源是主動控制技術中的關鍵所在，在建筑結構受力過程中施加控制力，以此改變結構的震動反應特性，從而對結構震動起到快速減震的目的。這需要以作動器發揮主觀作用，施加外力對建筑結構所受的外部震動進行反制抵消。土木工程結構減震主動控制法主要是以現代化算法控制作為基本依據，前期的投入成本比較大，但是起到的減震效果十分可觀。但是據研究表明，主動控制技術在實操方面上仍然存在著許多的限制因素。主要表現在以下四個方面：（1）主動控制系統在地震時的準確運作問題。比如日本，作為一個地震頻發的國家，在抵抗地震、颶風等自然災害方面有獨到的經驗。但日本工程科研隊伍在其本國發生大規模地震時發現，建筑結構中有較大部分的主動控制系統由于操作困難而不能正常運轉;（2）滯效問題。主動控制技術主要是使用外部作動器對建筑結構施加外部力，這種外部力會根據頻率的控制具有一定的周期性，從而能夠與外界地震力或者風力起到抵制互消的作用。但是通過對頻率的切換方式去控制周期性是較難實現的，若不能及時地將作用力傳導到位，便會出現滯效問題。（3）能量問題。由于主動控制系統的運轉完全依靠外部能源的維持，而在地震到來之時是否能夠保證這種外部能源具有足夠的持續性和可靠性，仍然是一個有待考量的問題;（4）設備維護問題。一般來說，跨海、跨谷大橋的使用壽命可以達到幾十年甚至上百年不等，那么所應用的主動控制系統也要在建筑結構使用壽命之內在功能性上保持完備狀態，但以現在的科學技術水平很難使主動控制系統保持這么長的完備期。

3.3土木工程結構減震混合控制技術

減震混合控制，顧名思義，便是主動與被動減震技術的結合使用，可以將外部能源輸入裝置和建筑結構本身的抗性屬性相結合，在震動時同時發揮主動與被動作用共同抵抗。但是不同于一般建筑結構的是，在超高層建筑結構體系中，會存在一些即使主動控制與被動控制相結合也難以完全躲避的問題，如雷擊影響、高層火災等。混合控制消能減震，其主動控制與被動控制都并非是單一的結合體，而是多種減震構件共同組合，同時為結構提供足夠剛度和附加阻尼，確保建筑結構能夠具有全面的抗震性能。在土木工程的建筑施工成本和安全性能上來說，混合控制技術需要的控制設施相對于全主動控制技術更加經濟，而且更加可靠，同時對于維護時的硬性需求也不會很高，綜合以上幾個優勢，混合控制技術在如今已經成為土木工程領域所共同接受認可的土木工程結構減震的有效控制方法。此項技術的重點在于混合控制緩沖區，這是一個緩沖區主動和被動技能組合特征結合起來，用于抵抗外部能量輸入裝置和建筑的架構，以主動控制和被動控制結合來抵抗震動。吸收的混合能源和沖擊，無論是主動控制緩沖區還是被動控制緩沖區，都不是組合組件，而是一個綜合性的碰撞緩沖區組件，同時提供足夠的剛度和額外的緩沖區，以確保建筑結構可以全面抵抗地震。至于建筑工程安全設施和混合控制技術，都需要一些可靠的控制來達到更經濟、更活躍的效果，從而避免后期的頻繁維修。總結以往方面中，混合控制技術已成為一種有效的土木工程結構減震控制方法，得到了土木工程領域的廣泛認可。

4結束語

總體來說，結構減震控制技術在土木工程領域仍有很大的提升空間，目前，越來越多的高材生投身到工程建筑行業，這足以證明土木工程行業的前景十分可觀。在如今大發展、大轉型的世界變革中，土木工程在國際上的競爭日益激烈，建筑行業的競爭往往不是人力和財力的競爭，而是新科研設備的先進性比拼和新型控制技術的多元化較量。中國土木工程行業想要在國際上脫穎而出，必須把握好側重點，不能再是高層建筑和現代化建筑的覆蓋面積。接下來的側重點應該傾向于工程科技設施的研發和改良。因此為了能夠更好的保證居民在未來的生活中不受自然災害的過度影響，使建筑結構具有完全可靠穩定的安全性能，對新型減震控制技術的探索刻不容緩。

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